Составим систему уравнений

Режим покоя в каскаде с ОЭ

В начале будем рассматривать упрощенный вариант, когда Rэ=0.

В такой схеме (рис.2.6.) появилась выходная цепь, к которой приложено выходное напряжение

Рис.2.6

Во входной цепи находятся два источника (источник смещения и источник питания). Происходящие в усилители процессы показаны на временных диаграммах. При Uвх=0 усилитель находится в режиме покоя, т.е. его параметры – это параметры покоя.. При этом к базе и коллектору приложено напряжение (Uбэп, Uкэп). Учитывая, что в режиме покоя необходимо ввести в выходную цепь доп. источникUкомп =Uкэп. При приложении входного сигнала на выходе появится приращение всех параметров. Это значит, что токи, напряжения (мгновенные значения) могут быть найдены графическим методом.

1). Связь между током и напряжением в транзисторе выражаются при помощи ВАХ

Ik=ƒ(Uкэ) Iб=const (нелинейный элемент)

2). В режиме покоя Uкомп =Uкэп, т.е. ответвление тока в выходную цепь не происходит. Таким образом, уравнение линейной части схемы записывается следующим образом

Ik=(Ek-Uкэп),/Rk

Эту систему решаем графическим способом.

 

Рис.2.7

Для этого строим семейство характеристик Ik=ƒ(Uкэ). Через это семейство проводим линию нагрузки по постоянному току. Как?

Ik=0 Uкэк

Uкэ=0 Ik=Ek/Rk

Через эти точки проводим прямую. Если задать значение тока базы, то точка пересечение этой прямой с соответствующей характеристикой, будет решением системы.

Точка О – это точка покоя усилителя. При наличии входного сигнала расчет производится аналогично. Считая. что сопротивление источника для приращений токов есть нуль можно записать

., решая это уравнение, совместно с характеристикой усилителя получим линию нагрузки по переменному току. Полученная прямая является траекторий рабочей точки.

Необходимо отметить одну особенность, которая заключается в зависимости параметров транзистора от температуры. При повышении температуры происходит перемещение рабочей точки на передаточной характеристике транзистора, а это может привести к выходу рабочей точки с линейного участка, т.е. искажению выходного сигнала. Таким образом, необходимо проводить температурную компенсацию. Этот процесс называется стабилизацией точки покоя.Как показано раннее характеристика усилителя является нелинейной. Такой вид характеристики обуславливает появление нелинейных искажений. Рассмотрим причины появление нелинейных искажений. При любой начальной точке покоя, возможно, подать такое значение входного сигнала, при котором появится искажение. Для количественной оценки такого искажения вводят коэффициент нелинейных искажений.

, Р1, Р2, …мощности, отдаваемые в нагрузку, соответствующими гармониками выходного тока или напряжения.

Максимальное значение выходной мощности, когда Кf не превышает своего предельного значения наз. номинальной мощностью. Эту величину достаточно просто определить при отсутствии нелинейных искажений графическим путем.

Рис.2.8.

Если базовый ток меняется от максимального значения к минимальному то рабочая точка будет перемешаться по рабочей траектории от С к В. Поскольку точка А является точкой покоя, то будем рассматривать треугольник АДВ. Можно сказать, что ВД – амплитуда переменной составляющей коллекторного тока , а АД – амплитуда переменной составляющей коллекторного напряжения .Так при синусоидальном входном сигнале мощность – это произведение действующих значений токов и напряжений или половины произведения их амплитудных значений, то

, то есть это площадь треугольника АВД.Если входной ток содержит высшие гармоники, то мощность можно считать полезной, если она определяется по первой гармоники.